(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質相成分として、少なくとも立方晶窒化ほう素粒子を含有する立方晶窒化ほう素焼結体を工具基体とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具において、
前記立方晶窒化ほう素粒子が、表面に平均形成割合０．０２〜０．２０の切れ間が形成された平均層厚１．０〜１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を有し、
前記立方晶窒化ほう素焼結体が、前記立方晶窒化ほう素粒子の周辺にチタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、ほう化物、アルミニウムの窒化物、酸化物、不可避生成物およびこれらの相互固溶体の少なくとも１種を含む結合相を有することを特徴とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
【請求項２】
前記立方晶窒化ほう素粒子の表面から、前記立方晶窒化ほう素粒子の外側へ向けて５０ｎｍの領域の体積を１００体積％とした場合の、前記領域中に含まれる前記立方晶窒化ほう素粒子の表面に形成されたＡｌ２Ｏ３と前記結合相中に存在するＡｌ２Ｏ３とを合算した含有割合が、２〜４０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
【請求項３】
前記立方晶窒化ほう素粒子の平均粒径が、０．５〜８μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
【請求項４】
前記Ａｌ２Ｏ３層上に、平均層厚が１０〜１００ｎｍであるＴｉＮ層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
【請求項５】
前記Ａｌ２Ｏ３層に形成された前記切れ間は、前記Ａｌ２Ｏ３層が形成された前記立方晶窒化ほう素粒子を超硬合金製容器へ装入し、超硬合金製ボールとともにボールミル混合を行うことによって、形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
【請求項６】
前記立方晶窒化ほう素粒子の前記立方晶窒化ほう素焼結体全体に占める含有割合が、５０〜８０体積％であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
【請求項７】
硬質相成分として、少なくとも立方晶窒化ほう素粒子を含有する立方晶窒化ほう素焼結体を工具基体とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法であって、
前記立方晶窒化ほう素粒子上に、平均層厚１．０〜１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を形成するＡｌ２Ｏ３層形成工程と、
前記Ａｌ２Ｏ３層に、平均形成割合０．０２〜０．２０の切れ間を形成する、切れ間形成工程と、
前記切れ間が形成された前記Ａｌ２Ｏ３層に包まれた前記立方晶窒化ほう素粒子を含む混合粉末を焼結することにより、立方晶窒化ほう素焼結体を得る焼結工程とを備えていることを特徴とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
【請求項８】
前記切れ間形成工程において、前記立方晶窒化ほう素粒子は、超硬合金製容器へ装入され、超硬合金製ボールとともにボールミル混合されることを特徴とする請求項７に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
【請求項９】
前記Ａｌ２Ｏ３層形成工程におけるＡｌ２Ｏ３層形成が、ＡＬＤ法によって行われることを特徴とする請求項７または８に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
【請求項１０】
前記Ａｌ２Ｏ３層形成工程後に、前記立方晶窒化ほう素粒子上にＴｉＮ層を形成するＴｉＮ層形成工程をさらに有する請求項７乃至９のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
【請求項１１】
前記立方晶窒化ほう素粒子の前記立方晶窒化ほう素焼結体全体に占める含有割合が、５０〜８０体積％であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐チッピング性と耐欠損性にすぐれた立方晶窒化ほう素（以下、ｃＢＮで示す）基焼結体製切削工具（以下、ｃＢＮ工具という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼、鋳鉄等の鉄系被削材の切削加工には、被削材との親和性の低い工具材料としてｃＢＮ基焼結材料（以下、ｃＢＮ焼結体という）を用いたｃＢＮ工具が知られている。
例えば、特許文献１に示すように、硬質相としてｃＢＮを４０〜８０体積％含有し、残部が、周期律表の４ａ、５ａ、６ａの炭化物、窒化物、ほう化物等のセラミックス化合物を結合相としたｃＢＮ工具が知られている。
また、例えば、特許文献２に示すように、ｃＢＮ粒子の表面をＡｌ２Ｏ３層によって均一に切れ間なく被覆した被覆ｃＢＮ粒子を原料粉として作製した焼結体を工具基体とするｃＢＮ工具も提案されており、このｃＢＮ工具によれば、工具の耐クレータ摩耗性、耐チッピング性が改善されることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−７７８１１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８３５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献２に示される従来ｃＢＮ工具においては、Ａｌ２Ｏ３層で予め被覆したｃＢＮ粒子を原料粉末として用いてｃＢＮ焼結体を作製することにより、ｃＢＮ焼結体を工具基体とした場合に、すくい面表面に直接ｃＢＮが露出することなく、耐摩耗性の向上に寄与するが、ｃＢＮとＡｌ２Ｏ３層による熱膨張特性の違いから残留応力が発生し、高硬度鋼の断続切削に用いた場合には、耐チッピング性と耐欠損性が十分でないため、工具寿命が短命であるという問題点もあった。
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、高硬度鋼の断続切削加工においても、すぐれた耐チッピング性および耐欠損性を発揮し、長期の使用に亘りすぐれた切削性能を発揮するｃＢＮ工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記課題を解決するため、ｃＢＮ工具の硬質相成分であるｃＢＮ粒子に着目し、鋭意研究したところ、次のような知見を得た。
【０００６】
特許文献２に示されるような従来のｃＢＮ工具のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子表面に予めＡｌ２Ｏ３層を被覆した被覆ｃＢＮ粒子を原料粉として使用し、これを結合相粉末と混合し、予備成形した後、５ＧＰａ、１５００℃の条件で超高圧高温焼結し、ｃＢＮ焼結材を作製している。ｃＢＮ粒子表面に被覆したＡｌ２Ｏ３層には、熱膨張特性の違いから、引張残留応力が発生する。
このようなｃＢＮ工具を、高硬度鋼の断続切削加工に供した場合には、切削時の断続的・衝撃的な負荷と引張残留応力により、特に、すくい面の表面に露出したＡｌ２Ｏ３層とｃＢＮ粒子との界面にクラックが発生し、このクラックが起点となり、チッピング、欠損が生じるという現象が見られた。
【０００７】
そこで、本発明者らは、ｃＢＮ粒子表面に部分的に切れ間を持ったＡｌ２Ｏ３層を形成することによって、ｃＢＮ粒子表面と、前記粒子表面を被覆するＡｌ２Ｏ３層との熱膨張特性の違いに起因する引張残留応力による界面でのクラックの発生を抑制し、このクラックを原因とするチッピング発生、欠損発生の防止による工具性能の改善を図った。
【０００８】
本発明は、前記知見に基づいてなされたものであって、以下の態様を有している。
（１）  硬質相成分として、少なくとも立方晶窒化ほう素粒子を含有する立方晶窒化ほう素焼結体を工具基体とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具において、前記立方晶窒化ほう素粒子が、表面に平均形成割合０．０２〜０．２０の切れ間が形成された平均層厚１．０〜１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を有し、前記立方晶窒化ほう素焼結体が、前記立方晶窒化ほう素粒子の周辺にチタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、ほう化物、アルミニウムの窒化物、酸化物、不可避生成物およびこれらの相互固溶体の少なくとも１種を含む結合相を有することを特徴とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
（２）  前記立方晶窒化ほう素粒子の表面から、前記立方晶窒化ほう素粒子の外側へ向けて５０ｎｍの領域の体積を１００体積％とした場合の、前記領域中に含まれる前記立方晶窒化ほう素粒子の表面に形成されたＡｌ２Ｏ３と前記結合相中に存在するＡｌ２Ｏ３とを合算した含有割合が、２〜４０体積％であることを特徴とする（１）に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
（３）  前記立方晶窒化ほう素粒子の平均粒径が、０．５〜８μｍであることを特徴とする（１）または（２）に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
（４）  前記Ａｌ２Ｏ３層上に、平均層厚が１０〜１００ｎｍであるＴｉＮ層が形成されていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
（５）  前記Ａｌ２Ｏ３層に形成された前記切れ間は、前記Ａｌ２Ｏ３層が形成された前記立方晶窒化ほう素粒子を超硬合金製容器へ装入し、超硬合金製ボールとともにボールミル混合を行うことによって、形成されることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
（６）  前記立方晶窒化ほう素粒子の前記立方晶窒化ほう素焼結体全体に占める含有割合が、５０〜８０体積％であることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
（７）  硬質相成分として、少なくとも立方晶窒化ほう素粒子を含有する立方晶窒化ほう素焼結体を工具基体とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法であって、前記立方晶窒化ほう素粒子上に、平均層厚１．０〜１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を形成するＡｌ２Ｏ３層形成工程と、前記Ａｌ２Ｏ３層に、平均形成割合０．０２〜０．２０の切れ間を形成する、切れ間形成工程と、前記切れ間が形成された前記Ａｌ２Ｏ３層に包まれた前記立方晶窒化ほう素粒子を含む混合粉末を焼結することにより、立方晶窒化ほう素焼結体を得る焼結工程とを備えていることを特徴とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
（８）  前記切れ間形成工程において、前記立方晶窒化ほう素粒子は、超硬合金製容器へ装入され、超硬合金製ボールとともにボールミル混合されることを特徴とする（７）に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
（９）  前記Ａｌ２Ｏ３層形成工程におけるＡｌ２Ｏ３層形成が、ＡＬＤ法によって行われることを特徴とする（７）または（８）に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
（１０）  前記Ａｌ２Ｏ３層形成工程後に、前記立方晶窒化ほう素粒子上にＴｉＮ層を形成するＴｉＮ層形成工程をさらに有する（７）乃至（９）のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
（１１）  前記立方晶窒化ほう素粒子の前記立方晶窒化ほう素焼結体全体に占める含有割合が、５０〜８０体積％であることを特徴とする（７）乃至（１０）のいずれかに記載の立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様であるｃＢＮ工具（以下、本発明のｃＢＮ工具と称する）においては、硬質相成分として、少なくとも立方晶窒化ほう素粒子を含有する立方晶窒化ほう素焼結体（以下ｃＢＮ焼結体と称する）を工具基体とする立方晶窒化ほう素焼結体製切削工具において、立方晶窒化ほう素粒子が、表面に平均形成割合０．０２〜０．２０の切れ間を有する平均層厚１．０〜１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を有し、立方晶窒化ほう素焼結体が、立方晶窒化ほう素粒子の周辺にチタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、ほう化物、アルミニウムの窒化物、酸化物、不可避生成物およびこれらの相互固溶体の少なくとも１種を含む結合相を有することで、高負荷な切削時においてもクラックの発生しにくく耐欠損性の高い、高靭性な焼結体とすることができる。
さらに、立方晶窒化ほう素粒子の表面から５０ｎｍの領域の体積を１００体積％とした時のこの領域中の前記立方晶窒化ほう素粒子の表面に形成されたＡｌ２Ｏ３と前記結合相中に存在するＡｌ２Ｏ３とを合算した含有割合が、２〜４０体積％であることにより、焼結時にｃＢＮ粒子近傍において、生成するＡｌ２Ｏ３を抑制することが可能となるため、十分な界面強度を確保しつつ、ｃＢＮ粒子近傍において、チタンの窒化物などからなる結合相の含有量を増加させた組織とすることで、すぐれた耐チッピング性および耐欠損性を得ることができる。しかも、ｃＢＮ粒子近傍でのＡｌ２Ｏ３量を少なくすることで、ｃＢＮ粒子のチタンの窒化物などからなる結合相への保持力を強くし、ｃＢＮ粒子の脱落による欠損の進行を抑制することができる。
また、本発明の他態様である立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具の製造方法（以下、本発明のｃＢＮ工具製造方法と称する）により、上記の本発明のｃＢＮ工具を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】切れ間の形成割合の測定に用いた平均層厚６．０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を有するｃＢＮ粒子の断面画像を示す。
【図２】切れ間の形成割合の測定に用いた平均層厚３．９ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を有するｃＢＮ粒子の断面画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態であるｃＢＮ工具の基体に含まれるｃＢＮ粒子は、平均層厚が１．０〜１０ｎｍの極めて薄い酸化アルミニウム層で覆われている。この酸化アルミニウム層は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成することができる。ＡＬＤ法は、ＣＶＤ法の一種であり、真空チャンバ内の基材に、原料化合物の分子を一層ごと反応させ、Ａｒや窒素による原料化合物のパージを繰り返し行うことで成膜する方法である。
また、必要に応じて前記酸化アルミニウム層の外側に形成される、ＴｉＮ層も前記ＡＬＤ法で、形成することができる。
以下に、ＡＬＤ法による酸化アルミニウム膜、およびＴｉＮ層の形成について説明する。
炉内にｃＢＮ粒子を装入し、３５０℃程度に昇温し、Ａｌの先駆体であるＡｌ（ＣＨ３）３ガス、および、反応ガスとしてＨ２Ｏガスを用い、
（１）Ａｒ＋Ａｌ（ＣＨ３）３ガス流入工程、
（２）Ａｒガスパージ工程、
（３）Ａｒ＋Ｈ２Ｏガス流入工程、
（４）Ａｒガスパージ工程
前記（１）〜（４）を１サイクルとして、このサイクルを目標層厚になるまで繰り返し行い、例えば、１時間かけて成膜することにより、平均層厚１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層をｃＢＮ粒子表面に被覆形成する。その後、ｃＢＮ粒子表面上に被覆形成されたＡｌ２Ｏ３層の上に同じくＡＬＤ法によってＴｉＮ層を成膜する。
【００１２】
ＡＬＤ法により、Ａｌ２Ｏ３層の上にＴｉＮ層を成膜するには、炉内にｃＢＮ粒子を装入し、４００℃に昇温し、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスを用い、
（１）Ａｒ＋ＴｉＣｌ４ガス流入工程、
（２）Ａｒガスパージ工程、
（３）Ａｒ＋ＮＨ３ガス流入工程、
（４）Ａｒガスパージ工程
前記（１）〜（４）を１サイクルとして、このサイクルを目標層厚（１０〜１００ｎｍ）になるまで繰り返すことにより、所望の層厚のＴｉＮ層を得る。
【００１３】
ついで、Ａｌ２Ｏ３層の上にＴｉＮ層を成膜したｃＢＮ粒子をボールミルにより、０．２５〜３．０時間、混合攪拌することにより、Ａｌ２Ｏ３層に部分的な切れ間を形成し、切れ間部分においてｃＢＮ粒子表面が露出しているｃＢＮ粒子を作製する。
このとき、Ａｌ２Ｏ３層の上に成膜したＴｉＮ層の層厚が薄すぎると、超高圧高温処理し作製したｃＢＮ焼結体中のｃＢＮ粒子表面近傍で不可避的に生成するＡｌ２Ｏ３量が増大するため、結合相によるｃＢＮ粒子の保持力が低下し、切削時にｃＢＮ粒子の脱落が進みやすくなる。一方で、Ａｌ２Ｏ３層の上に成膜したＴｉＮ層の層厚が厚すぎると、ｃＢＮ粒子表面近傍で不可避的に生成するＡｌ２Ｏ３量は減少し、更には超高圧高温処理時のＡｌＮやＴｉＢ２などの反応生成物量も減少する。つまりｃＢＮ粒子表面近傍の焼結反応が十分に進行せず、ｃＢＮ焼結体の硬さが低下する。
したがって、ＴｉＮ層の層厚を所定の範囲内に制御することにより、ｃＢＮ粒子表面近傍のＡｌ２Ｏ３量を所定の範囲内にする。より具体的には、ｃＢＮ粒子の表面に形成したＡｌ２Ｏ３と結合相中に存在する不可避生成物であるＡｌ２Ｏ３とを合算した含有割合が、ｃＢＮ粒子の表面から５０ｎｍの領域の体積を１００体積％とした場合、２〜４０体積％であることが好ましいことを見出した。ここで、Ａｌ２Ｏ３の体積％は、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）画像から取得した２値化像の面積％として求められる。
【００１４】
このようにして作製されたｃＢＮ粒子とＴｉＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣＮ粉末、ＴｉＡｌ３粉末、Ａｌ粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＷＣ粉末の結合相原料の中から選ばれるいくつかの原料粉末とを湿式にて均一に混合し、得られた混合粉末を乾燥後、油圧プレスにて成形圧１ＭＰａで成形する。ついで、この成形体を真空中１Ｐａ、１０００℃、３０分の条件で熱処理し、脱ガスする。さらに、その成形体と超硬合金基材を積層し、例えば、圧力５．５ＧＰａ、温度１４００℃、保持時間３０分の条件で超高圧高温処理し、ｃＢＮ焼結体を得る。こうして得られるｃＢＮ焼結体から作製されたｃＢＮ工具は、高負荷な切削時においてもクラックが発生しにくく、耐チッピング性および耐欠損性にすぐれており、その結果、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮する。
【００１５】
つまり、前記ｃＢＮ工具においては、ｃＢＮ粒子表面が部分的に切れ間を持ったＡｌ２Ｏ３層によって被覆されていることから、ｃＢＮ粒子表面と、前記粒子表面を被覆するＡｌ２Ｏ３層との熱膨張特性の違いに起因する界面でのクラックの発生が抑制され、このクラックを原因とするチッピング発生、欠損発生が防止される。
また、ｃＢＮ粒子表面のＡｌ２Ｏ３層の上にＴｉＮ層を成膜することで、焼結時のｃＢＮ粒子近傍で不可避的に発生していたＡｌ２Ｏ３の生成を抑制することが可能となるため、十分な界面強度を確保しつつ、ｃＢＮ粒子近傍において、ＴｉＮ等の含有量を増加させた組織とすることが可能となり、その結果、すぐれた耐チッピング性および耐欠損性を得ることができる。
さらにｃＢＮ粒子近傍でのＡｌ２Ｏ３量を少なくすることで、ｃＢＮ粒子のチタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、ほう化物、アルミニウムの窒化物、酸化物、不可避生成物およびこれらの相互固溶体等からなる結合相への保持力を強くし、ｃＢＮ粒子の脱落による欠損の進行を抑制することができる。
【００１６】
本発明の一実施形態のｃＢＮ工具を構成する要素について、以下により詳しく説明する。
【００１７】
ｃＢＮ焼結体：
ｃＢＮ焼結体は、通常、硬質相成分と結合相成分からなるが、本発明のｃＢＮ工具の工具基体であるｃＢＮ焼結体は、硬質相成分として、Ａｌ２Ｏ３層によって被覆されているｃＢＮ粒子を含有しており、さらにそのｃＢＮ粒子は、Ａｌ２Ｏ３層の上にＴｉＮ層を形成した状態でボールミルによって混練することによって、Ａｌ２Ｏ３層に部分的に切れ間が形成されている。
すなわち、ｃＢＮ粒子表面が、部分的に切れ間が形成されたＡｌ２Ｏ３層によって被覆されていることから、通常、ｃＢＮ粒子表面をＡｌ２Ｏ３層で被覆した際に生じがちな熱膨張特性の違いに起因する界面におけるクラック発生が抑制されるため、このクラックを原因とするチッピング発生、欠損発生が防止される。
さらに、Ａｌ２Ｏ３層上に形成するＴｉＮ層の層厚を制御することにより、焼結時にｃＢＮ粒子近傍で不可避的に生成されるＡｌ２Ｏ３を抑制することが可能となるため、十分な界面強度を確保しつつ、ｃＢＮ粒子近傍において、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、ほう化物等の結合相成分の含有量を増加させた組織とすることができ、その結果、すぐれた耐チッピング性および耐欠損性を得ることができる。
しかも、ｃＢＮ粒子をＴｉＮ層で被覆した状態で焼結するので、焼結時に結合相中のＡｌ成分等に由来するＡｌ２Ｏ３の生成量をｃＢＮ粒子表面近傍において少なくすることができ、よって、結合相によるｃＢＮ粒子の保持力を強くし、ｃＢＮ粒子の脱落による欠損の進行を抑制することができる。
【００１８】
ｃＢＮの平均粒径：
本発明で用いるｃＢＮ粒子の平均粒径は、本発明が奏する効果との関係においては特に限定されるものではないが、０．５〜８μｍの範囲であることが好ましい。
硬質なｃＢＮ粒子を焼結体内に含むことにより耐欠損性を高める効果に加えて、平均粒径が０．５μｍ〜８μｍのｃＢＮ粒子を焼結体内に分散することにより、工具使用中に工具表面のｃＢＮ粒子が脱落して生じる刃先の凹凸形状を起点とするチッピングを抑制するだけでなく、工具使用中に刃先に加わる応力により生じるｃＢＮ粒子と結合相との界面から進展するクラック、あるいはｃＢＮ粒が割れて進展するクラックの伝播を焼結体中に分散したｃＢＮ粒子により抑制することにより、すぐれた耐欠損性を有することができる。そのため、本発明が奏する効果をより一層発揮するためには、ｃＢＮ粒子の平均粒径は、０．５〜８μｍの範囲とすることが好ましい。
【００１９】
ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合：
ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合は、本発明が奏する効果との関係においては特に限定されるものではないが、５０体積％未満では、焼結体中に硬質物質が少なく、工具として使用した場合に、耐欠損性が低下する。一方、８０体積％を超えると、焼結体中にクラックの起点となる空隙が生成し、耐欠損性が低下する。そのため、本発明が奏する効果をより一層発揮するためには、ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合は、５０〜８０体積％の範囲とすることが好ましい。
ここで、ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合（体積％）は、ｃＢＮ焼結体の断面組織をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）によって１５μｍ×１５μｍ程度の視野領域で観察し、得られた二次電子像内のｃＢＮ粒子の部分を画像処理によって抜き出し、画像解析によってｃＢＮ粒子が占める面積を算出し、この面積割合をｃＢＮ粒子の含有割合（体積％）とした。
【００２０】
切れ間をもったＡｌ２Ｏ３層により被覆層が形成されたｃＢＮ粒子の作製：
本発明における部分的な切れ間をもったＡｌ２Ｏ３層により被覆層が形成されたｃＢＮ粒子は、例えば、以下の工程（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で作製することができる。
【００２１】
工程（Ｉ）：
まず、ｃＢＮ粒子表面に、ＡＬＤ法により、薄膜のＡｌ２Ｏ３層を被覆形成する。ＡＬＤ法によれば、ｃＢＮ粒子表面に、一層ずつＡｌ２Ｏ３を成膜させていくことができるので、ｃＢＮ粒子の凝集を引き起こすことなく、薄膜のＡｌ２Ｏ３層を被覆形成することができる。
より具体的にいえば、炉内に、例えば、平均粒径０．５〜８μｍのｃＢＮ粒子を装入し、炉内を３５０℃程度に昇温し、
（１）Ａｒ＋Ａｌ（ＣＨ３）３ガス流入工程、
（２）Ａｒガスパージ工程、
（３）Ａｒ＋Ｈ２Ｏガス流入工程、
（４）Ａｒガスパージ工程
前記（１）〜（４）を１サイクルとして、このサイクルを目標層厚になるまで繰り返し行い、例えば、１時間かけて成膜することにより、層厚１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層をｃＢＮ粒子表面に被覆形成することができる。
なお、ここで得られたｃＢＮ粒子の断面を研磨後、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）を用いて薄片加工し、ＴＥＭにより観察したところ、ｃＢＮ粒子の表面には、切れ間のないＡｌ２Ｏ３層が被覆形成されていることが確認された。
【００２２】
工程（ＩＩ）：
次いで、ＡＬＤ法により、Ａｌ２Ｏ３層の上にＴｉＮ層を成膜する。
ＡＬＤ法により、Ａｌ２Ｏ３層の上にＴｉＮ層を成膜するには、炉内にｃＢＮ粒子を装入し、４００℃に昇温し、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスを用い、
（１）Ａｒ＋ＴｉＣｌ４ガス流入工程、
（２）Ａｒガスパージ工程、
（３）Ａｒ＋ＮＨ３ガス流入工程、
（４）Ａｒガスパージ工程
前記（１）〜（４）を１サイクルとして、このサイクルを目標層厚（１０〜１００ｎｍ）になるまで繰り返すことにより、所望の層厚のＴｉＮ層を得る。
【００２３】
工程（ＩＩＩ）：
次いで、Ａｌ２Ｏ３層の上にＴｉＮ層を成膜したｃＢＮ粒子を、超硬合金製容器へ装入し、超硬合金製ボール（例えば、直径１ｍｍ）とともに０．２５〜３．０時間、ボールミル混合を行うことによって、部分的な切れ間が形成された所定の平均層厚のＡｌ２Ｏ３層によって被覆されたｃＢＮ粒子を作製することができる。
【００２４】
前記工程（Ｉ）で、まず、切れ間のないＡｌ２Ｏ３層によって被覆されたｃＢＮ粒子を作製するのは、これに続く前記（ＩＩ）の工程で、Ａｌ２Ｏ３層の平均層厚を所望の値に制御することができるようにし、かつ、ｃＢＮ粒子の表面に沿って形成されているＡｌ２Ｏ３層の切れ間の形成割合を、同様に、所望の値に制御することができるようにするという理由による。
【００２５】
工程（ＩＶ）：
ｃＢＮ焼結体の作製：
１）結合材用の原料粉末としてＴｉＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣＮ粉末、ＴｉＡｌ３粉末、Ａｌ粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＷＣ粉末を準備する。
２）前記工程（ＩＩＩ）で得られた部分的な切れ間が形成されたＡｌ２Ｏ３層およびＴｉＮ層を被覆したｃＢＮ粉末と前記結合材用の原料粉末の中から選ばれたいくつかの原料粉末と所定の配合割合になるように秤量し、超硬製容器内で均一に湿式混合する。
３）得られた混合粉末を乾燥後、同条件下で油圧プレスにて成形圧１ＭＰａで成形し、成形体を得る。
４）成形体を真空中１Ｐａ以下、温度１０００℃、保持時間３０分の条件で熱処理し、脱ガスする。
５）成形体と超硬合金基材を積層し、圧力５．５ＧＰａ、温度１４００℃、保持時間３０分の条件で超高圧高温処理し、本発明ｃＢＮ工具用のｃＢＮ焼結体を得る。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３層の平均層厚：
ｃＢＮ粒子表面に被覆形成されるＡｌ２Ｏ３層、即ち、部分的に切れ間が形成されているＡｌ２Ｏ３層の平均層厚は、１〜１０ｎｍとすることが必要である。
Ａｌ２Ｏ３層の平均層厚が１ｎｍ未満であると、ｃＢＮ粒子とチタンの窒化物等の結合相との界面の接合強度が低下し、焼結体の靭性が低下する。さらに、界面がクラックの起点となりやすく、耐欠損性が低下する。一方、Ａｌ２Ｏ３層の平均層厚が１０ｎｍを超える場合には、焼結体におけるｃＢＮ粒子表面のＡｌ２Ｏ３層内の引張残留応力が大となるため、工具として使用した際に、ｃＢＮ粒子表面とＡｌ２Ｏ３層の界面にクラックが生じやすくなり、耐チッピング性、耐欠損性を低下させることになる。また、相対的なチタンの窒化物等の結合相の含有割合が低下し、耐摩耗性が低下する。
したがって、ｃＢＮ粒子表面に被覆形成されるＡｌ２Ｏ３層の平均層厚は、１〜１０ｎｍとする。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３層に形成する部分的な切れ間：
ｃＢＮ粒子表面に被覆するＡｌ２Ｏ３層には、部分的な切れ間が形成されている。ここで、本発明において「部分的な切れ間」とは、切れ間の平均形成割合で定義することができる。すなわち、前記切れ間では、ｃＢＮ粒子表面がチタンの窒化物等の結合相と実質的に接しており、このことが本発明の効果を奏するための必須要件であるのだが、さらに言えば、切れ間の平均形成割合が、０．０２〜０．２０となるように切れ間を部分的に形成することが好ましい。
切れ間の平均形成割合が０．０２未満であると、ｃＢＮ粒子の表面全体をほぼＡｌ２Ｏ３層で覆った状態になるため、Ａｌ２Ｏ３層には引張残留応力が発生し、切削加工時の断続的・衝撃的負荷と前記引張残留応力との相乗作用により、ｃＢＮ粒子とＡｌ２Ｏ３層の界面にはクラックが発生しやすくなる。一方、切れ間の平均形成割合が０．２０を超えると、切れ間の割合が大きくなりすぎて、ｃＢＮ粒子表面にＡｌ２Ｏ３層を被覆形成することによる本来の効果が低下する。
したがって、ｃＢＮ粒子表面に被覆するＡｌ２Ｏ３層に形成する切れ間の平均形成割合は、０．０２〜０．２０とすることが好ましい。
【００２８】
切れ間の平均形成割合および切れ間形成後のＡｌ２Ｏ３層の平均層厚の測定法：
ｃＢＮ粒子表面に被覆したＡｌ２Ｏ３層に形成した切れ間の平均形成割合は、例えば、以下の様な測定法により算出することができる。
前記工程（ＩＶ）で作製した焼結体の断面を研磨後、ＦＩＢを用いて薄片加工し、ＴＥＭによりＡｌ２Ｏ３層に形成した切れ間の平均形成割合を求めるのに使用するため透過電子像を取得する。
薄片の厚さは、３０ｎｍ〜１３０ｎｍが好ましい。３０ｎｍより薄いとハンドリングが困難であるためであり、１３０ｎｍより厚いと像の解析が困難になるため好ましくない。観察領域は、２００ｎｍ×２００ｎｍ程度であって、ｃＢＮ粒子と結合相との界面が観察できる倍率とする。
【００２９】
図１および図２は、異なる平均層厚のＡｌ２Ｏ３層を有するｃＢＮ粒子の断面画像を示しており、図１が平均層厚６．０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を有するｃＢＮ粒子、図２が平均層厚３．９ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を有するｃＢＮ粒子の表面に被覆したＡｌ２Ｏ３層に形成した切れ間の平均形成割合の測定に使用したＴＥＭ画像を示している。
前記で得られた断片的かつ複数の断面画像において、ＴＥＭの機能を用いて元素マッピングを行う。そして、Ａｌ＞５原子％、Ｏ＞５原子％の部分を２値化し、重なる部分を黒色で示した領域をＡｌ２Ｏ３の存在領域とした。
結合相と界面が分かるｃＢＮ粒子に注目し、２００ｎｍ×２００ｎｍの観察領域において、そのｃＢＮ粒子の表面を１０ｎｍ以下の間隔で２０以上に等分（図１および図２の「→  ←」で示した部分）し、それぞれの箇所のＡｌ２Ｏ３層の層厚を測定し、その測定値を平均してそのｃＢＮ粒子のＡｌ２Ｏ３層の平均層厚とする。
また、少なくとも１０個以上（ｉ＝１、２・・・）のｃＢＮ粒子について、Ａｌ２Ｏ３層の切れ間（例えば図１および図２の「×」で示した部分）をカウントし、２０以上に等分した箇所（等分した箇所の数Ｎｉ）のうち、いくつが切れ間であるかをカウントし（カウント数ｎｉ）、その割合、すなわち、ｃＢＮ粒子ｉに対する切れ間の形成割合ｎｉ／Ｎｉを算出し、それらの平均値から、切れ間の平均形成割合ｎ／Ｎの値を算出する。
【００３０】
ｃＢＮ工具の作製にあたり、前述のように作製した部分的に切れ間が形成されたＡｌ２Ｏ３層で被覆されたｃＢＮ粒子を硬質相形成用原料粉末として用い、さらに、前記切れ間では、ｃＢＮ粒子表面がチタンの窒化物等からなる結合相と実質的に接していることによって、結合相とｃＢＮ粒子表面との界面の残留応力を緩和させることができるので、ｃＢＮ焼結体の耐チッピング性および耐欠損性を向上させることができる。
このようにしてできたｃＢＮ粒子と結合相を構成する成分として、例えば、チタンの窒化物等の粉末を結合相形成用原料粉末として用い、両原料粉末を所定配合組成になるように配合し、通常の超高圧高温条件下で焼結することにより、ｃＢＮ焼結体を作製する。
なお、ｃＢＮ焼結体中の他の構成成分としては、ｃＢＮ焼結体に通常含有される成分、即ち、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素の窒化物、炭化物、ほう化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも一種以上が含有されることを何ら妨げるものではない。
【００３１】
ＴｉＮ層の平均層厚：
Ａｌ２Ｏ３層が被覆形成されているｃＢＮ粒子表面上に形成されるＴｉＮ層は、焼結時に結合相形成のための成分として作用し、配合した結合相形成用原料粉末と反応する。なお、ＴｉＮ層が厚いほど、ｃＢＮ粒子近傍での結合相形成用原料粉末との反応は進行し難くなる。
ＴｉＮ層の平均層厚は、本発明においては特に限定されるわけではないが、１０〜１００ｎｍとすることが好ましい。
ＴｉＮ層の平均層厚が１０ｎｍ未満であると、焼結時にｃＢＮ粒子近傍において不可避的に生成されるＡｌ２Ｏ３を抑制する機能が低下するためＡｌ２Ｏ３量は増加し、界面強度が低下する。一方、ＴｉＮ層の平均層厚が１００ｎｍを超える場合には、ｃＢＮ粒子表面近傍で不可避的に生成するＡｌ２Ｏ３量は減少するが、ｃＢＮ粒子表面近傍の焼結反応が十分に進行せず、ｃＢＮ焼結体の硬さが低下するため、工具として使用した際に、ｃＢＮ粒子表面とＴｉＮ層の界面にクラックが生じやすくなり、耐チッピング性、耐欠損性を低下させることになる。
したがって、ｃＢＮ粒子表面に外層として被覆形成されるＴｉＮ層の平均層厚は、１０〜１００ｎｍとする。
なお、ＴｉＮ層の平均層厚は、被覆形成されているｃＢＮ粒子の断面をＴＥＭを用いて観察した画像から５か所についての層厚を求めて平均して算出する。
【００３２】
ｃＢＮ粒子の表面から５０ｎｍの領域の体積を１００体積％とした時の前記ｃＢＮ粒子の表面に形成されたＡｌ２Ｏ３と結合相中に存在するＡｌ２Ｏ３とを合算した含有割合：
ｃＢＮ粒子近傍で不可避的に生成するＡｌ２Ｏ３量は、ｃＢＮ粒子に被覆形成するＴｉＮ層の層厚を制御することにより、調整することができる。この量およびｃＢＮ粒子表面に予め形成するＡｌ２Ｏ３の合量が、ｃＢＮ粒子の表面から５０ｎｍの領域の体積を１００体積％とした時に４０体積％を超えると、ｃＢＮ粒子の結合相への保持力が低下し、ｃＢＮ粒子の脱落による欠損の進行が促進されるので好ましくない。また、２体積％以下とすることは、ｃＢＮ粒子表面近傍の焼結反応が十分に進行せず、ｃＢＮ焼結体の硬さが低下するため、２体積％以上とした。
なお、ｃＢＮ粒子の表面から５０ｎｍの領域の体積を１００体積％とした時の前記ｃＢＮ粒子の表面に形成されたＡｌ２Ｏ３と結合相中に存在するＡｌ２Ｏ３とを合算した含有割合の測定方法は、ＴＥＭによりｃＢＮ焼結体の断面を２００ｎｍ×２００ｎｍの視野で観察し、ＴＥＭの元素マッピングにより測定したＡｌ＞５原子％、Ｏ＞５原子％の部分を抜き出し、重なった部分を２値化し、黒色で領域を示した画像を取得する。ｃＢＮ粒子の表面から５０ｎｍの領域において、画像解析によりＡｌおよびＯの重なる黒色の領域（Ａｌ２Ｏ３存在領域）部分の面積割合を算出し、これをｃＢＮ粒子表面に形成されたＡｌ２Ｏ３と結合相中に存在するＡｌ２Ｏ３とを合算した含有割合（体積％）とすることによって求める。
【００３３】
以下に、本発明のｃＢＮ工具を実施例に基づいて具体的に説明する。
【実施例】
【００３４】
原料粉末としてのｃＢＮ粒子の作製：
工程（Ｉ）：
平均粒径０．５〜８μｍのｃＢＮ粒子を基材とし、これに、ＡＬＤ法により、薄膜のＡｌ２Ｏ３層を被覆形成した。
より具体的にいえば、炉内に、平均粒径０．５〜８μｍのｃＢＮ粒子を装入し、炉内を３５０℃に昇温し、成膜用ガスとして、Ａｌの先駆体であるＡｌ（ＣＨ３）３ガス、および、反応ガスとしてＨ２Ｏガスを用い、
（１）Ａｒ＋Ａｌ（ＣＨ３）３ガス流入工程、
（２）Ａｒガスパージ工程、
（３）Ａｒ＋Ｈ２Ｏガス流入工程、
（４）Ａｒガスパージ工程
前記（１）〜（４）の工程を１サイクルとして、このサイクルを表１に示されるような目標層厚（１〜１０ｎｍ）に応じて繰り返し行い、ｃＢＮ粒子表面に薄膜のＡｌ２Ｏ３層を被覆形成した。
工程（ＩＩ）：
次いで、ｃＢＮ粒子表面に形成されたＡｌ２Ｏ３層の上に同じくＡＬＤ法によってＴｉＮ層を成膜した。
ＡＬＤ法により、Ａｌ２Ｏ３層の上にＴｉＮ層を成膜するには、炉内にｃＢＮ粒子を装入し、４００℃に昇温し、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスを用い、
（１）Ａｒ＋ＴｉＣｌ４ガス流入工程、
（２）Ａｒガスパージ工程、
（３）Ａｒ＋ＮＨ３ガス流入工程、
（４）Ａｒガスパージ工程
前記（１）〜（４）を１サイクルとして、このサイクルを目標層厚（１０〜１００ｎｍ）になるまで繰り返すことにより、所望の層厚のＴｉＮ層を得る。
【００３５】
工程（ＩＩＩ）：
次いで、前記工程（ＩＩ）で作製した薄膜のＡｌ２Ｏ３層がその表面に被覆形成され、さらにその上にＴｉＮ層が形成されたｃＢＮ粒子と超硬合金製ボール（直径１ｍｍ）とを、ｃＢＮ粒子と超硬合金製ボールの割合が、重量比で１：１０〜２０となるように配合し、超硬合金製容器内へ装入し、有機溶剤を加え、ボールミルの回転数５０ｒｐｍ、混合時間０．２５〜３．０時間でボールミル混合を行い、Ａｌ２Ｏ３層に部分的な切れ間を形成し、切れ間部分においてｃＢＮ粒子表面が露出しているｃＢＮ粒子１〜１５を作製した。
なお、表１において、ボールミル混合後のＡｌ２Ｏ３層の平均層厚、切れ間の平均形成割合については、ｃＢＮ焼結体を作製後、前記に詳しく述べたようにＴＥＭにより取得した断面画像から、前述の算出方法に基づいて求めた値を示している。
なお、前記で得られたＡｌ２Ｏ３層によって被覆され、その外層にＴｉＮ層が形成したのち、ボールミル処理したｃＢＮ粒子について、ＴＥＭを用いて観察したところ、Ａｌ２Ｏ３層に部分的に切れ間が形成されていることが確認された。
【００３６】
【表１】
0005305056.tif 000002
【００３７】
ｃＢＮ焼結体およびインサートの作製：
原料粉末として、前記で作製したＡｌ２Ｏ３層に部分的な切れ間を形成し、切れ間部分においてｃＢＮ粒子表面が露出しているｃＢＮ粒子粉末１〜１５と、いずれも０．３〜０．９μｍの範囲内の平均粒径を有するＴｉＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣＮ粉末、ＴｉＡｌ３粉末、Ａｌ粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＷＣ粉末を用意し、これら原料粉末の中から選ばれたいくつかの原料粉末とｃＢＮ粒子粉末の合量を１００体積％としたときのｃＢＮ粒子粉末の含有割合が５０〜８０体積％となるように配合し、湿式混合し、乾燥した後、油圧プレスにて成形圧１ＭＰａで直径：５０ｍｍ×厚さ：１．５ｍｍの寸法にプレス成形し、ついでこの成形体を、圧力：１Ｐａ以下の真空雰囲気中、１０００℃で３０分間保持して熱処理し、揮発成分および粉末表面への吸着成分を除去して予備焼結体とし、この予備焼結体を、別途用意した、Ｃｏ：８質量％、ＷＣ：残りの組成、並びに直径：５０ｍｍ×厚さ：２ｍｍの寸法をもったＷＣ基超硬合金製支持片と重ね合わせた状態で、通常の超高圧焼結装置に装入し、通常の条件である圧力：５．５ＧＰａ、温度：１４００℃、保持時間：３０分間の条件で超高圧高温焼結し、ｃＢＮ焼結体円板を得た。このｃＢＮ焼結材円板を、ワイヤー放電加工機で所定寸法に切断し、Ｃｏ：５質量％、ＴａＣ：５質量％、ＷＣ：残りの組成およびＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４０８のインサート形状をもったＷＣ基超硬合金製インサート本体のろう付け部（コーナー部）に、質量％で、Ｃｕ：２６％、Ｔｉ：５％、Ａｇ：残りからなる組成を有するＡｇ系ろう材を用いてろう付けし、上下面および外周研磨、ホーニング処理を施すことによりＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４０８のインサート形状をもった本発明ｃＢＮ工具１〜１５を製造した。
【００３８】
【表２】
0005305056.tif 000003
【００３９】
比較のため、原料粉末として、Ａｌ２Ｏ３層を被覆形成していないｃＢＮ粒子粉末、あるいは、本発明範囲外の平均層厚のＡｌ２Ｏ３層を被覆したｃＢＮ粒子粉末、あるいは、Ａｌ２Ｏ３層上にＴｉＮ層を形成しないｃＢＮ粒子粉末について、表２に示すようなｃＢＮ粒子粉末１６〜２８を用意した。また、いずれも０．３〜０．９μｍの範囲内の平均粒径を有するＴｉＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣＮ粉末、ＴｉＡｌ３粉末、Ａｌ粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＷＣ粉末を用意し、これら原料粉末の中から選ばれたいくつかの原料粉末とｃＢＮ粒子粉末の含有量が４５〜８２体積％となるように配合した後、本発明の場合と同様な処理操作（乾燥、成形、熱処理、予備焼結、焼結等）を行うことにより、比較例ｃＢＮ工具１６〜２８を製造した。
なお、表１および表２中の焼結体の結合相組成は、ｃＢＮ焼結体の断面のＴＥＭの元素マッピングおよびＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により決定した。
【００４０】
前記本発明ｃＢＮ工具１〜１５、比較例ｃＢＮ工具１６〜２８について、
被削材：浸炭焼き入れ鋼ＳＣＭ４１５（ＨＲＣ＝５８〜６２）の軸方向に４本の溝入りφ１００ｍｍ丸棒、
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：０．２ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削油：乾式
という切削条件で、最大切削長を２．５ｋｍとし、切削長０．１ｋｍ毎に刃先のチッピング、欠損の有無を確認した。
表３および表４に、前記切削加工試験の結果を示す。
【００４１】
【表３】
0005305056.tif 000004
【００４２】
【表４】
0005305056.tif 000005
【００４３】
表１〜４に示される結果から、本発明ｃＢＮ工具１〜１５では、ｃＢＮ粒子表面に部分的に切れ間を有するＡｌ２Ｏ３層およびＴｉＮ層を形成したｃＢＮ粒子を用いて焼結することにより、ｃＢＮ硬質相が焼結体中で均一に分散分布し、均質な工具特性が得られたことが示された。これら本発明のｃＢＮ工具１〜１５では、ｃＢＮ硬質相と結合相との界面密着強度が改善された。さらに、部分的に切れ間が形成されたＡｌ２Ｏ３層に発生する引張残留応力は、切れ間が無いものと比べて大幅に低減された。以上の理由により、本発明のｃＢＮ工具１〜１５は、断続的・衝撃的負荷が作用する高硬度鋼の断続切削加工に用いた場合でも、チッピング、欠損の発生は抑制された。さらに、本発明のｃＢＮ工具１〜１５では、ｃＢＮ粒子が、ＴｉＮ層によって被覆された状態で焼結するため、ｃＢＮ粒子近傍にＡｌ２Ｏ３が生成することが抑制された。これらの結果、本発明のｃＢＮ工具１〜１５は、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮した。
これに対して、比較例ｃＢＮ工具１６〜２８は、ｃＢＮ粒子表面に切れ間を有するＡｌ２Ｏ３層またはＴｉＮ層が形成されていないため、あるいは、本発明で規定する範囲外の平均層厚のＡｌ２Ｏ３層であるために、耐チッピング性、耐欠損性に劣り、いずれも短命であった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のｃＢＮ工具は、前述のように、耐チッピング性、耐欠損性にすぐれることから、高硬度鋼の断続切削以外の切削条件でも適用可能であり、切削加工装置の高性能化、並びに切削加工の省力化および省エネ化、低コスト化に十分満足に対応できる。
【要約】
【課題】高硬度鋼の断続切削加工において、すぐれた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮し、長期の使用に亘りすぐれた切削性能を発揮するｃＢＮ工具を提供する。
【解決手段】
硬質相成分として、少なくともｃＢＮ粒子を含有するｃＢＮ焼結体を工具基体とするｃＢＮ焼結体製切削工具において、ｃＢＮ粒子が、表面に平均形成割合０．０２以上０．２０以下の切れ間を有する平均層厚１．０〜１０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層を有し、ｃＢＮ焼結体が、ｃＢＮ粒子の周辺にＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＢ２、ＴｉＣＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３などを含む結合相を有し、さらに好ましくは、ｃＢＮ粒子の表面から５０ｎｍの領域の体積を１００体積％とした時のｃＢＮ粒子表面に形成されたＡｌ２Ｏ３と前記結合相中に存在するＡｌ２Ｏ３とを合算した含有割合が、平均で２〜４０体積％であることによって、前記課題を解決する。
【選択図】図１【図１】
0005305056.tif 000006
【図２】
0005305056.tif 000007